肖春红

（1.四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，四川 成都 610017）

浅析BIM技术在市政工程中的应用

肖春红1

（1.四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，四川 成都 610017）

近年来，随着我国城镇化水平不断推进，市政工程规模越来越大，越来越复杂，二维设计也暴露出越来越多的不足和问题：三维可视化能力不足、方案研究能力差、无法精细化设计、方案调整导致大量重复工作量……; 建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。BIM技术可弥补传统二维设计的不足。与此同时，BIM通过与其它前沿IT技术，如移动互联、云计算以及大数据等，紧密的整合，能够持续地引领着工程建设行业技术与流程的变革。

Civil3D；Infraworks；市政；交叉口；管网；干涉检查

1 前言

市政建设工作任务是所有城市配套基础设施建设，即道路（含桥梁、隧道）、排水、电力、自来水、燃气、通讯、照明、场平工程，简称“七通一平”。因行业长期发展以来，导致的目前“七通”功能中各专业建设中的诸多矛盾与难题，如系统统筹与计划实施能力差，各专业投资、建设、施工、管理维护主体单位各自为阵、互不让步，现场工期因前期协调不到位和投资方案间相互矛盾众多而不可控并导致一贯延期，工程造价管控无力，工程纠纷频发，工程建设整体质量因反复修改、变化而大打折扣，现场协调工作量非常大。政府各级管理部门面对市政建设疲于应付，隆重登场却最终草草收场。如此种种诸多问题及行业现状，让建设者面对管理焦头烂额，束手无策。要有效管理项目实施风险，缩短项目周期，控制投资，提高效益，同时配合招商及土地上市进程快速推进工程建设，亟需有新的举措对行业现状进行革新并寻求突破。

BIM（Building Information Model）即建筑信息模型，是整合整个工程项目信息的三维数字化新技术，是支持工程信息管理的最强大的概念工具。由于BIM可以将设计、加工、建造、项目管理等所有工程信息整合在统一的数据库中，所以它可以提供一个平台，保证从设计、施工到运营的协调工作，使基于三维平台的精细化管理成为可能。

BIM支持工程项目的全生命周期的集成管理环境。使用BIM进行设计是一个集成的流程，它允许不同专业的设计人员在一个模型上进行协同设计，创建一个三维的、精确可靠的、数字化的模型，它可以用于从设计到施工的整个过程。这个模型不仅仅是用于制图，还可以用于三维可视化，帮助所有参建方直观的了解设计意图，并且可以支持精确的仿真和分析，从而了解建筑物在各个方面的表现，包括能源消耗、舒适性、安全性、以及建造成本。BIM也有助于更快、更好的完成项目设计。

2 BIM实践思路

2.1 数字地形模型创建与地势分析

通过测绘相关的数据，包括等高线和文本点，使用Civil3D软件建立三维地形曲面，并且对原始地形进行自动的高程分析。三维数字地形模型是后续设计工作的基础，基于数字地形模型进行的高程分析有助于市政道路路线布置方案拟定。

将Civil3D软件中的数字地形模型结合卫星遥感图片，可以在infraworks软件中形成更为直观的infraworks三维模型，为后续模型整合打下基础。

图1 infraworks数字地形模型

2.2 市政道路设计

市政道路BIM模型的建立思路和传统的道路设计思路相同，即建立道路的平面路线、设计纵断面、标准横断面，通过平纵横数据进行扫略放样形成道路三维模型。市政道路BIM模型创建的难点在于交叉口的处理，Civil3D软件自带的横断面部件不能完全满足国内交叉口的需求。

2.2.1 路线设计

项目通过Civil3D特有的路线布局工具创建市政道路路线。创建路线过程中，应用路线的布局全景视图对相关路线参数进行修改，包括路线相关图元类型、图元起止桩号、长度、半径等参数，同时可实现道路路线和参数的联动。根据路线自动创建包含地面线的纵断面图，并进行设计纵断面绘制。在进行设计纵断面绘制时，配合布局全景视图可对相关参数进行调整。

图2 纵断面设计

2.2.2 路基标准横断面设计

Civil3D软件中横断面是由一系列的部件组装而成，由于Civil3D软件自带的部件不能完全满足设计需求，必须进行部件的自定义。在Civil3D中对自定义的道路部件进行组装，建立符合项目需求的标准横断面装配，装配将继承部件相关参数和逻辑判断能力，根据道路路线、地面线、设计纵断面进行逻辑判断。标准横断面的定义是进行道路设计的关键点和也是难点。

图3 Subassembly Composer自定义部件

2.2.3 道路模型生成

应用项目路线平面、设计纵断面、标准横断面进行装配生成道路模型。组成部件的点将形成道路模型中的要素线，而部件的连接将生成道路模型横向连接。组成道路模型的要素线和连接可以通过代码的形式进行颜色、线型及标签的定义，满足我们的出图习惯。道路模型建立的同时，可通过道路模型创建道路曲面，道路曲面是市政管网结构物顶部标高放置的基础。

图4 Civil3D道路模型

2.3 市政管网设计

BIM市政管网主要是在civil3D软件中完成。设计前期需要先设定管道和结构规则集，规则集的设定可使在管道绘制的过程中，管网各组成部分自用应用相关规则，提高建模的效率和准确率。对管道和结构制定相关规则以后，继续添加项目零件列表，即项目中使用的管道和结构物的构件库。

在平面视图中使用civil3D的管网布局创建工具进行管网的绘制过程中，应当注意画管网的顺序，应先绘制主干管网，再绘制支管，注意在平面中的管道流向，按照管道流向来画。注意设置管网名称及与管网相关的曲面设置。管网绘制完成后相关的标签会进行自动添加，其中包含管道方向、管径大小、管长、管道坡度等信息；对管网进行修改后，相关的标签会根据信息不同而更新。

管网和路线一样，可以通过布局全景对管网参数进行修改，全景中进行的修改会直接反应为三维模型的修改。

图5 市政管网

2.4 模型整合与干涉检查

Civil3D与infraworks、Navisworks软件均有很好的数据接口。在infraworks软件中，将各专业数据整合在一起，在整合几何图形的同时，真实的数据信息也将被整合，如管道起止点、高程信息、材料信息等，有助于业主后期运营维护工作；通过Navisworks，可以生成轻量化的NWD格式文件，并进行碰撞检查，对施工过程中可能出现的碰撞问题进行预判，同时NWD格式文件可以通过云服务应用到移动终端设备，使BIM模型用于指导施工成为可能。

图6 市政管网

图7 碰撞点

3 结论

通过BIM技术可以提高市政项目的三维可视化水平，加速业主决策流程，并且对设计流程进行优化，提高设计品质。在设计阶段可起到设计监理的作用，解决二维设计中难以处理的专业协调等问题，此外，BIM模型可以延伸至施工过程和后期运维管理阶段应用。BIM技术贯穿项目全生命周期有利于BIM价值最大化。目前，BIM技术尚未完全代替二维设计，其发展过程需完善BIM相关标准，建立企业BIM设计标准，才能将BIM真正应用到设计生产中。通过本项目实践，我们认为未来BIM将是市政设计行业变革的一个重要切入点，BIM技术应用在市政设计行业大有可为。

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G322

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1007-6344（2016）02-0075-02

肖春红（1982- ），男，四川眉山人，大学本科，主要从事公路和水运工程BIM设计工作。